2021/7/221第二章

金屬切削原理與刀具l

分類：1）主運(yùn)動(dòng)：切除切屑所需的基本運(yùn)動(dòng)。3個(gè)特點(diǎn)：速度最快；消耗功率最大；唯一性2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使金屬層不斷投入被切削的運(yùn)動(dòng)。3個(gè)特點(diǎn)：速度較慢；消耗功率較小；可以為一個(gè)或多個(gè)。l

概念：刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以切除多余的金屬金屬切削原理與刀具2021/7/222切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2021/7/223過渡表面

已加工表面待加工表面零件上的三個(gè)表面2021/7/224正在加工的工件表面，根據(jù)其所處的狀態(tài)分為：切削

已加工表面：已經(jīng)加運(yùn)

工完成的表面。動(dòng)

加工表面：切削刀具及

正在進(jìn)行切削加工的切削

表面。要

待加工表面：即將進(jìn)素

入切削加工的表面。表面待加工表面加工表面

已加工主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)已加工表面加工表面待加工表面主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2021/7/225切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2021/7/226切削要素1.切削速度在切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。1000

·60vc

=pdwn1000

·602Lnr旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：（m/s）往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)：

vc

=（m/s）切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2021/7/227v

f

=

f

·

n

（2、進(jìn)給量（f）（mm）在單位時(shí)間內(nèi)（主運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)內(nèi)），刀具或工件沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。單位時(shí)間的進(jìn)給量—進(jìn)給速度（vf）mm/s）切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2021/7/228dmdwfn12fap已加工表面與待切加工表面間的距削離。運(yùn)補(bǔ)充定義：在垂動(dòng)直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上測(cè)量的主切及削刃切入工件的切深度。削要素2021/7/2293、背吃刀量ap(mm):切削層尺寸平面要素切削層：主運(yùn)動(dòng)一個(gè)周切 期，相鄰兩加工表面削 （切削刃）之間的材料運(yùn) 截面。動(dòng)

切削層公稱厚度hD：及

hD=f·

sinKr切

切削層公稱寬度bD:削

bD=ap/sinKr要

切削層公稱截面積AD：素

AD=ap·

f=bD·

hD2021/7/22101.2.1刀具切削部分的基本定義1、刀具的組成:刀頭和刀桿兩大部分組成，刀頭用于切削，三面兩刃一尖組成：三面前刀面

前刀面是刀具上切屑流經(jīng)的表面。主后刀面

與工件過渡表面相對(duì)的表面。副后刀面

與工件已加工表面相對(duì)的表面金屬切削刀具2021/7/2211兩刃主切削刃：主切削刃為擔(dān)任主要切削工作的切削刃，它是前面和主后面的交線。副切削刃：副切削刃為擔(dān)任少量切削工作的切削刃，它是前面和副后面的交線。一尖刀尖：主副切削刃與副切削刃的連接處金屬切削刀具2021/7/2212金屬切削刀具刀具結(jié)構(gòu)及其幾何形狀主切削刃S前刀面Ar主后面Aa刀尖副后面Aa‘副切削刃S￠2021/7/2213l

刀具的靜止參正交平面參照系）（1）靜止參照系的假定運(yùn)動(dòng)條件：假定安裝條件：刀桿方考系（Pr—Ps—Po系—假設(shè)條件：進(jìn)給量f=0刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心等高；向與進(jìn)給方向垂直。（2）輔助平面：基面Pr：過切削刃上一點(diǎn)，與切削速度相垂直的平面。切削平面Ps：過切削刃上同一點(diǎn)，與加工表面相切的平面。正交平面Po（主剖面）：過切削刃上同一點(diǎn)，與切削平和基面相垂直的平面。加工表面主運(yùn)動(dòng)切削平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面金屬切削刀具2021/7/22142021/7/2215金屬切削刀具2021/7/2216的夾角。前角的標(biāo)注：加工表面主運(yùn)動(dòng)基面r切削平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面刀具標(biāo)角度的定義刀具的標(biāo)注角度是指靜止?fàn)顟B(tài)下，在工程圖上標(biāo)注的刀具角度。（下面以車刀為例介紹刀具的標(biāo)注角度）1.刀具標(biāo)注前角γ0：在正交平面內(nèi)測(cè)量的，前刀面與基面金屬切削刀具2021/7/2217在正交平面內(nèi)測(cè)量的，后刀面與切削面的夾角。后角的標(biāo)注：加工表面主運(yùn)動(dòng)基面r切削平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面2.刀具標(biāo)注注后角α0：(錄象演示)金屬切削刀具2021/7/2218在基面內(nèi)測(cè)量的，主切削刃與進(jìn)給方向的夾角。4. 副偏角Kr’：在基面內(nèi)測(cè)量的，副切削刃與進(jìn)給反方向的夾角。主偏角和副偏角的標(biāo)注：加工表面主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面3.主偏角Kr：(錄象演示)金屬切削刀具2021/7/2219在切削平面內(nèi)測(cè)量的，主切削刃與基面的夾角。刃傾角的標(biāo)注：5.刃傾角λS：主運(yùn)動(dòng)切削平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面向金屬切削刀具2021/7/2220刀具角度標(biāo)注Flash演示錄象演示金屬切削刀具2021/7/222122待加工表面加工表面

已加工表面主運(yùn)動(dòng)基面切削平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面待加工表面加工表面

已加工表面主運(yùn)動(dòng)基面切削平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)正交平面進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)待加工表面加工表面已加工表面正交平面向切削平面基面例題下：圖為外圓車削示意圖，在圖上標(biāo)注：（1）主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和背吃刀量；（2

）已加工表面、加工（過渡）表面和待加工表面；（3）基面、主剖面和切削平面；（4）刀具角度g0＝15、a0＝6、Kr＝55、Kr￠＝45、ls＝－10

。金屬切削刀具2021/7/2223例題：彎頭車刀刀頭部分如下圖所示，試填寫車外圓、車端面兩種情況下刀具的組成及角度。車外圓時(shí)：主切削刃

；副切削刃

；刀尖

；主偏角

；副偏角

；前角

；后角

；車端面時(shí)：主切削刃

；副切削刃

；刀尖

；主偏角

；副偏角

；前角

；2021/7/22

后角

；金屬切削刀具刀具工作角度1.刀具工作參考系（Pre—Pse—Poe）刀具工作角度又稱刀具切削角度：刀具實(shí)際切削條件下的實(shí)際角度。工作參考系與靜止參考系的差別：工作條件下，合成切削速度為主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成速度；而靜止條件下合成速度與切削速度是一致的金屬切削刀具2021/7/2224刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響車外圓刀尖安裝偏高（低）：工作前角增大（小），工作后角減?。ù螅?；鏜內(nèi)孔刀尖安裝偏高（低）：工作前角減小（大），工作后角增大（小）。金屬切削刀具2021/7/2225金屬切削刀具2021/7/2226金屬切削刀具2021/7/22271.2

金屬切削刀具刀具分類：按工種：車刀、銑刀、刨刀、滾刀等。按功能：車刀、切斷刀、螺紋刀、偏刀、尖刀、鏜孔刀,成形刀等。結(jié)構(gòu)形式：整體式、焊接式、機(jī)械安裝式（壓板壓緊）常用刀具簡(jiǎn)介（1）車刀按用途不同可分為外圓車刀、端面車刀、螺紋車刀、鏜孔刀和切斷刀等1－45°彎頭車刀2－90°外圓車刀3－外螺紋車刀4－75°外圓車刀5－成形車刀6－90°左外圓車刀7－車槽刀8－內(nèi)孔車槽刀9－內(nèi)螺紋車刀10－閉孔車刀11－通孔鏜刀2021/7/2228車刀按結(jié)構(gòu)可分為：整體車刀：焊接車刀：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，刀具剛度好，抗振性能強(qiáng)，制造

方便，適用靈活。其缺點(diǎn)是切削性能較低，刀桿不能重復(fù)利用，輔助時(shí)間長(zhǎng)。機(jī)夾車刀：可轉(zhuǎn)位車刀：使用可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)夾車刀。其優(yōu)點(diǎn)是刀具使用壽命常，生產(chǎn)效率高，有利于推廣新技術(shù)，新工藝，有利于降低刀具成本?？赊D(zhuǎn)位車刀的組成1----刀桿2—刀墊3—刀片4—夾固元件2021/7/2229（2）孔加工刀具用鉆頭在實(shí)體上鉆出孔來，稱為鉆孔，使用的刀具稱為鉆頭，又稱麻花鉆，它由工作部分和夾持部分組成。2021/7/22301）工作部分:分切

削部分和導(dǎo)向部分。兩個(gè)前刀面、兩個(gè)

后刀面、兩個(gè)副后

刀面、兩個(gè)主刃、

兩個(gè)副刃、一個(gè)橫

刃。鉆芯直徑朝柄

部方向遞增。

2）柄部:夾持部分，有直柄和錐柄。

3）頸部:用于磨柄

部時(shí)砂輪的退刀。擴(kuò)孔刀用擴(kuò)孔鉆對(duì)工件上已有的孔進(jìn)行擴(kuò)大加工。擴(kuò)孔加工余量小，容屑槽較淺，鉆頭剛性好，可大進(jìn)給高速切削，效率高；擴(kuò)孔鉆有多個(gè)切削刃，導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)，

可校正毛坯孔軸線偏斜。用于小孔基礎(chǔ)上的孔徑擴(kuò)大，

一般孔徑小于φ80用于半精加工低硬度材料的孔.（錄像

演示）2021/7/2231鉸孔刀鉸孔余量小（粗0.15~0.35mm），切削速度低，切削力小，發(fā)熱少，鉸刀導(dǎo)向性好，切削平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，鉸孔的適應(yīng)性較差，一把鉸刀只能加工一種尺寸精度的孔，不宜加工非標(biāo)孔、臺(tái)階孔、盲孔、非連續(xù)表面（如軸向有鍵槽等），不能加工硬材料工件；鉸孔可糾正孔的形狀誤差，不能糾正位置誤差。鉸孔的應(yīng)用：鉸孔用于軟材料零件孔的精加工，不能加工硬材料；鉸孔孔徑φ1~φ802021/7/2232（3）銑刀（1）圓柱平面銑刀（2）端銑刀（3）盤銑刀單面刃、雙面刃、三面刃、

錯(cuò)齒三面刃（4）鋸片銑刀（5）立銑刀（6）鍵槽銑刀（7）角度銑刀（8）成形銑刀2021/7/22332021/7/22342021/7/22352021/7/2236（四）拉刀拉刀種類拉刀按加工表面分為內(nèi)拉刀和外拉刀；按拉削方式分普通式、輪切式、及綜合式；按受力不同分拉刀和推刀拉刀的結(jié)構(gòu)普通圓孔拉刀結(jié)構(gòu)如下：2021/7/2237拉刀的種類拉刀的種類很多，根據(jù)加工表面位置不同可分為內(nèi)拉刀與外拉刀。外拉刀用于加工工件的外表面，例如平面拉刀、齒槽拉刀、直角拉刀等。2021/7/2238外拉刀用于加工工件的外表面，例如平面拉刀、齒槽拉刀、直角拉刀等。2021/7/2239拉削的特點(diǎn)（錄像演示）①

生產(chǎn)率高；

②

加工范圍廣；③

加工精度高，表面粗糙度低；

④

拉床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；⑤拉刀壽命長(zhǎng)。2021/7/22402021/7/2241（五）螺紋刀具螺紋可用切削法和滾壓法進(jìn)行加工。a)平體螺紋梳刀

b)棱體螺紋梳刀

c)圓體螺紋梳刀

d)板牙e)絲錐d)螺紋刀具圖2-26 切削法工作的螺紋刀具2021/7/2242（六）齒輪加工刀具圖2-27 盤形齒輪銑刀成形法加工齒輪所采用的刀具未成形刀具，起刀刃形狀與被加工齒輪齒槽的截面形狀相同。常在萬能銑床上

用成形銑刀加工。2021/7/2243（六）齒輪加工刀具c)錐柄直齒插齒刀應(yīng)用：插齒加工是在插齒機(jī)上進(jìn)行的，插齒機(jī)主要用于加工內(nèi)、外嚙合的直齒圓柱齒輪，適合于加工內(nèi)齒輪、多聯(lián)齒輪和齒輪。圖2-28

插齒刀a)盤形直齒插齒刀

b)碗形直齒插齒刀，滾齒：(錄像演示）應(yīng)用于滾齒機(jī)上加工直齒圓柱齒輪和斜齒輪（六）齒輪加工刀具2021/7/2244（六）齒輪加工刀具剃齒刀旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，剃齒余量0.08_0.12mm。IT7～I(xiàn)T6，Ra：0.8～0.4μm。2021/7/2245第二節(jié)刀具材料一、刀具材料應(yīng)具備的性能1.高的硬度2.高的耐磨性3.高的耐熱性4.足夠的強(qiáng)度和韌性5.良好的工藝性6.良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能2021/7/2246二、常用的刀具材料2021/7/22471.碳素工具鋼與合金工具鋼碳素工具鋼是含碳量最高的優(yōu)質(zhì)鋼（碳的質(zhì)量分料為0.7%～1.2%），如T10A。2.高速鋼又稱為鋒鋼或風(fēng)鋼，它是含有較多W、Cr、V合金元素的高合金工具鋼，如W18Cr4V。3.硬質(zhì)合金它是以高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（WC，TiC）為基體，以金屬Co，Ni等為粘結(jié)劑，用粉末冶金